مقدمه

حفظ و نگهداری محصولات غذایی با توجه به رشد جمعیت و كمبود مواد غذایی بسیار مورد توجه قرارگرفته است و روز به روز اهمیت جلوگیری از اتلاف مواد غذایی و طولانی نمودن زمان ماند آنها بدلیل رشد صادرات و بدست آوردن بازارهای پایدار بیشتر نمایان می گردد. خشک کردن[1] یکی از قدیمی ترین و متداول ترین روش ها جهت حفظ و نگهداری مواد غذایی است. [4] مشخص نیست از چه زمانی خشک کردن برای نگهداری مواد غذایی استفاده شده است. اما تاریخ گویای این واقعیت است که پیشینیان ما نحوه خشک کردن مواد غذایی را با آزمون و خطا آموختند. خشک کردن مواد غذایی علمی‌است مبتنی بر محیط پیرامون که امکان ایجاد یک صنعت جهانی را فراهم کرده و قادر به تهیه مواد غذایی مناسب و مغذی است.

نقطه آغاز عمل خشکاندن بدرستی مشخص نیست اما استفاده از آفتاب برای خشک کردن مواد غذایی از زمان‌های بسیار دور رایج بوده است، بطوریکه در 2000 سال پیش، چینی‌‌ها سیب زمینی را با خشک کردن نگهداری ‌می‌کردند. همچنین تهیه خرما، کشمش و انجیر خشک از زمان‌های بسیار قدیم رایج بوده است. اولین گزارش در مورد خشک کردن مواد غذایی مربوط به سبزی‌هاست که به قرن هیجدهم میلادی باز ‌می‌گردد. در آن زمان استفاده از حرارت مصنوعی برای خشک کردن سبزی‌‌ها مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1795 دو نفر فرانسوی بنام‌های کاله[2] و میسون[3] ، جریانی از هوای گرم را بر روی لایه نازکی از سبزی عبور دادند و به این ترتیب اولین دستگاه خشک‌کن را اختراع کردند.

بعدها گسترش صنعت خشک کردن رابطه نزدیکی با سناریوی جنگ در سراسر جهان پیدا کرد. سربازان بریتانیا در جنگ کریمه (1856-1845)، سبزی‌های خشک را از کشورشان دریافت ‌می‌کردند. حدود 4500 تن سبزی خشک از ایالات متحده در طول جنگ جهانی اول حمل شده بود. تا سال 1919، سبزی‌هایی که در ایالات متحده ‌‌فرآوری ‌می‌شدند شامل لوبیا سبز، کلم، هویج، کرفس، سیب زمینی، اسفناج، ذرت شیرین، شلغم و مخلوط سوپ بود. ‌‌فرایند خشک کردن به ویژه ‌به دلیل صرفه‌جویی در حجم و وزن، متناسب با مقاصد نظا‌می‌است. در ایالات متحده، تولید مواد غذایی خشک از ‌‌فرایندهای توسعه یافته در زمان جنگ است که برای رشد فزاینده کل صنعت غذا مفید واقع شده است.[5]

طی فرایند خشک کردن رطوبت از طریق انتقال همزمان حرارت و جرم حذف می گردد. انتقال حرارت از فضای پیرامون به ماده غذایی، موجب تبخیر رطوبت سطحی می شود. همچنین رطوبت می تواند از درون جسم به سطح محصول منتقل و سپس تبخیر شود، و یا در درون محصول و در حالتی میان بخار-مایع تبخیر گردد و به صورت بخار به سطح محصول آید.[2] از اولویتهای روش خشك كردن نسبت به سایرروش های نگهداری كاهش شدید وزن و حجم محصولات است كه این امر در مسائل ترابری و حمل ونقل و در زمینه حجم اشغالی انبارها خیلی مقرون بصرفه می باشد. همچنین در این روش هزینه عمل آوری نسبت به سایر روشها كمتر بوده و پس از عمل آوری، نگهداری محصولات نیازی به تاسیسات برودتی و سردخانه و غیره ندارد و محصولات در انبار مناسب قابلیت نگهداری را دارند . افزایش ماندگاری از طریق كاهش فعالیت آبی و كاهش روند رشد میكروبی از دیگر مزایای محصولات خشک شده می باشد.[4] علاوه بر اینکه خشک کردن اغلب باعث تولید فرآورده هایی می شود که مصرف آن ها آسانتر و راحت تر است.

عملیات خشک کردن تاثیر زیادی بر روی کیفیت محصول و قیمت آن می گذارد. کیفیت محصول غذایی به میزان تغییرات فیزیکی و بیوشیمیایی که در طول فرایند خشک کردن در آن رخ می دهد بستگی دارد. درجه ی حرارت، زمان و فعالیت آبی در حین فرایند خشک کردن بر روی کیفیت محصول نهایی تاثیر می گذارد. دماهای پایین اثر مثبتی بر روی کیفیت محصول دارد، ولی زمان فرایند را نیز طولانی تر می کند. اگرچه در فعالیت آبی پائین رشد میکروارگانیسم ها کند یا متوقف می شود ولی سرعت اکسیداسیون لیپید[4] افزایش می یابد.

بسیاری از غذاهای خشک شده قبل از مصرف بازآبپوشی می شوند. ساختار، چگالی و اندازه ی ذره ی یک ماده ی غذایی خشک شده در حل شدن آن در آب یا بازآبپوشی نقش مهمی را ایفا می کند. کاهش اندازه ی ذرات و افزودن امولسیفایرهایی چون لسیتین یا عوامل فعال کننده ی سطحی موجب سهولت بازآبپوشی می شود. پایداری یک ماده ی غذایی در مدت ذخیره سازی با کاهش فعالیت آبی، افزایش می یابد و فرآورده هایی که در دمای پایین تری خشک می شوند در طول مدت انبارداری پایداری بیشتری از خود نشان می دهند.[2]

کینگ[5] (1974) به طور کلی سه هدف زیر را برای خشک کردن مواد غذایی به صورت فشرده بیان کرده است:

الف- کیفیت محصول

• حداقل کردن واکنش های شیمیایی و بیوشیمیایی
• انتخاب شرایط به صورتی که در طول خشک کردن فقط آب از ماده ی غذایی جدا شود و مواد دیگر مانند نمک ها و مواد مولد عطر فرار و طعم دهنده، حذف نشود.
• ساختار محصول حفظ شود.
• چگالی کنترل شود.

• 

•  

• بازآبپوشی (حل شدن در آب) سریع و با سهولت صورت گیرد.
• ماده ی غذایی در طول مدت انبار شدن، پایدار بوده، به سرد کردن و بسته بندی نیاز کمتری داشته باشد.
• ماده ی غذایی خشک شده رنگ مطلوبی داشته باشد.
• از آلودگی و تقلبات مبرا باشد.

ب- اقتصاد فرایند

• اتلاف محصول به حداقل برسد.
• جداسازی آب سریع صورت گیرد.
• منبع انرژی ارزان باشد.
• مشکلات حمل ونقل مواد جامد حداقل شود.
• تا حد ممکن عملیات خشک کردن به صورت پیوسته باشد.
• از دستگاه های ساده و غیر پیچیده استفاده شود تا هزینه های تعمیر و نگهداری به حداقل کاهش یابد.

ج- موارد دیگر

تاثیرات مخرب بر محیط زیست حداقل باشد.[2]

با توجه به این موارد طراحی فرایند خشک کردن نیازمند تحلیل دقیق انتقال جرم و حرارت در داخل ساختمان محصول است تا از این طریق بتوان به حداکثر بازده و مناسب ترین کیفیت دست یافت.[1]

: اصول خشک کردن

خشک کردن فرایند حذف رطوبت از طریق انتقال همزمان جرم و حرارت می باشد. انتقال حرارت در داخل ساختمان محصول صورت می گیرد و به اختلاف دمای بین سطح محصول و سطح آب در بعضی نواحی درون آن بستگی دارد. چنانچه انرژی حرارتی کافی به آب داده شود تا تبخیر گردد، بخارات از سطح آب درون محصول به سطح آن منتقل می شوند. عاملی که باعث انتشار بخارات مرطوب می شود، تفاوت فشار بخار در سطح آب نسبت به فشار بخار هوا در سطح محصول است. انتقال جرم و حرارت در داخل ساختمان محصول در سطح مولکولی انجام می شود، با این تفاوت که انتقال حرارت تابع ضریب هدایت حرارتی ساختمان محصول بوده، ولی انتقال جرم به انتشار مولکولی بخار آب در هوا بستگی دارد. [2]